MXene/聚合物电磁屏蔽纳米复合材料制备及其性能研究

被引量 : 0次 | 上传用户:zhang1xiao123321
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
通信技术的飞速发展及可穿戴电子设备的普及逐渐加剧电磁辐射污染,不但干扰周围高精密仪器的正常工作,而且危害人体健康,因而迫切需要发展高性能电磁屏蔽材料来缓解甚至消除这些污染。聚合物基电磁屏蔽纳米复合材料因具备轻质、耐腐蚀、容易加工、性能容易调控的优点,得到越来越多人的关注。二维过渡金属碳/氮化物(MXene)作为一种新兴的纳米材料,兼具高电导率和丰富表面基团,在制备聚合物基电磁屏蔽纳米复合材料方面具有显著优势。但是在某些应用中,仍然存在一些问题。例如,MXene对大部分聚合物基底的黏附力弱,并且在潮湿环境下结构不稳定,因而制备的电磁屏蔽涂层对基底的附着力和环境稳定性差;此外,MXene/聚合物纳米复合材料的优异电磁屏蔽性能和低厚度难以兼顾;另一方面,MXene纳米片不容易在疏水聚合物基体,特别是惰性的聚烯烃中分散,因而很难在低MXene含量下制备具有优秀电磁屏蔽性能的聚合物纳米复合材料。本论文将MXene纳米片用作导电填料,分别以水性聚氨酯(WPU)和聚丙烯(PP)为基体,通过新的制备策略及合理的结构设计,制备适用于多种基底的MXene/WPU电磁屏蔽涂层、具有出色电磁屏蔽性能的MXene/硅烷偶联剂改性四角氧化锌晶须/水性聚氨酯纳米复合薄膜及MXene/PP纳米复合材料。主要研究工作如下:(1)针对MXene附着力和环境稳定性差的问题,将MXene与黏附性强的WPU复合,利用纳米片层-基体良好的界面相容性,获得稳定分散的MXene/WPU水性导电油墨,适用于聚酰亚胺(PI)薄膜、棉织物或蜜胺海绵等多种基底用作电磁屏蔽涂层。WPU不但增强MXene对基底的附着稳定性,而且保护MXene导电网络,改善其环境稳定性。MXene/WPU涂层不但对PI薄膜基底具有令人满意的附着稳定性,附着力达到ISO标准的1级,可以满足大部分商业要求;而且在20μm的低涂层厚度下具有X波段平均高达40.3 d B的电磁屏蔽效能;并且涂层具有良好的环境稳定性,在超声震荡及酸、碱和有机溶剂处理后,电磁屏蔽性能下降率不超过7%。此外,以棉织物和蜜胺海绵为基底制备的涂层都展示了良好的电磁屏蔽性能,在X波段的平均电磁屏蔽效能分别达到39.7 d B和60 d B。该MXene/WPU涂层赋予多种绝缘基底优秀的电磁屏蔽性能,具有工艺简便而高效的优点。(2)针对MXene纳米片在WPU基体中随机分散时制备的纳米复合材料难以兼顾优异电磁屏蔽性能和低厚度的问题,借助硅烷偶联剂改性四角氧化锌晶须(ST-Zn O)的三维立体骨架和体积排除效应,先在其表面包裹MXene纳米片形成杂化体,再将杂化体分散在WPU基体中制备MXene/ST-Zn O/WPU(MTW)纳米复合薄膜。与MXene/WPU(MW)纳米复合薄膜相比,相同MXene质量含量和样品厚度的MTW纳米复合薄膜对应体具有更高的电导率和电磁屏蔽性能。制备的MTW纳米复合薄膜具有4.8×10~4 S/m的超高电导率,并且在0.1 mm的低厚度下,具有在X波段超过70 d B的优异电磁屏蔽性能。此外,MTW纳米复合薄膜展现了出色的焦耳加热性能,可在3 V低驱动电压下达到113℃的平衡温度。(3)针对MXene纳米片在疏水聚合物中难以分散的问题,以层级多孔的PP织物为基体,先通过氧等离子体和PEI进行表面活化,之后浸渍涂覆MXene,最后通过真空辅助热压的工艺制备了致密的MXene/PP纳米复合材料。PP纤维在熔化成为聚合物基体从而稳定相互连接的MXene导电网络的同时,具有体积排除效应。制备的MXene/PP纳米复合材料具有超低的逾渗阈值(0.027 vol%),并且在较低的MXene含量(2.12 vol%)下展现了高的电导率(4.4×10~2 S/m)和在X波段出色的电磁屏蔽效能(高于60 d B)。该工作为制备具有低逾渗阈值的MXene/聚合物纳米复合材料提供了一种新方法。
其他文献
期刊
工业涂装行业是挥发性有机化合物(VOCs)综合治理的重点行业之一,涉及行业广,排放环节多,排放量大. 确定不同行业的排放特点、治理现状与减排潜力是制定差异化的防治技术路线的基础. 本文根据工业涂装行业排放占比,选取家具、汽车整车、汽车零部件、集装箱、机械制造、船舶、钢结构等行业开展源头替代、涂装工艺和设备、无组织排放收集以及末端治理等环节VOCs减排研究,分行业归纳总结VOCs排放特征,梳理VOC
2013年以来,国家提出了"一带一路"倡议的概念,掀起了国内企业向外发展的热潮。国家能源总量要求控制在一定的程度,国内能源开发空间变窄,导致能源企业走上向外发展的道路。目前研究能源企业发展过程和结果的文献很多,有关战略效果分析的文献稍微不足。本文以特变电工股份有限公司为研究对象,在对公司背景介绍、战略概念界定的基础上,描述特变电工的战略及其执行情况,对战略执行的效果进行多方面梳理分析。对特变电工的
期刊
<正>今年中央电视台“3·15”晚会,曝光部分老坛酸菜竟靠“土坑工艺、足踩发酵”。据报道,这种“土坑酸菜”制作极其“狂野”:制作人员或穿拖鞋或光着脚在酸菜上踩来踩去,边抽烟边干活,抽完烟头直接扔在酸菜上。整个制作过程让人看得触目惊心。那么,食品和营养专家对酸菜又有哪些看法呢?一、不长期大量食用无致癌风险天津科技大学食品科学与工程学院教授王浩介绍,我国酸菜的种类有很多,如四川的酸菜、广西的酸笋等。酸
期刊
近年来,以高导热石墨(烯)材料为代表的高导热碳材料在电子设备热管理领域的应用成为研究热点,高导热的碳材料具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高强度、优异的耐高温性能以及抗化学腐蚀性等诸多优点,是高导热材料的主要研究方向之一。主要阐述了高导热碳材料的特点、研究进展。
改革开放以来,我国城市迅速扩张,并衍生出区别于城镇和传统乡村的大都市近郊空间。在都市与乡村公共服务设施的共同作用下,近郊村镇的生活圈在本级行政区内发展的同时,也会向中心城镇扩散,由此产生“城市—村镇”的双重生活圈现象。受此影响,呈现出近郊村镇公共服务设施空闲、中心城镇过饱和的失衡现象。文章以重庆市永川区板桥镇为例,分析近郊村镇不同行政级别公共服务设施配置与使用现状,提出近郊村镇公共服务设施供给办法